PPT板件的穩(wěn)定和屈曲后強(qiáng)度的利用講義

4.6板件的穩(wěn)定定和屈曲后后強(qiáng)度的利利用均勻受壓板板件的屈曲曲現(xiàn)象（一）薄板板屈曲基本本原理1、單向均勻勻受壓薄板板彈性屈曲對(duì)于四邊簡(jiǎn)簡(jiǎn)支單向均均勻受壓薄薄板，彈性性屈曲時(shí)，，由小撓度度理論，可可得其平衡衡微分方程程:四邊簡(jiǎn)支單向均勻受壓薄板的屈曲由于臨界荷載是微彎狀態(tài)的最小荷載載，即n=1（y方向?yàn)橐粋€(gè)個(gè)半波）時(shí)所取得的的Nx為臨界荷載載：四邊簡(jiǎn)支均勻受壓薄板的屈曲系數(shù)當(dāng)a/b=m時(shí)，K=4,最小值；當(dāng)a/b=1以后實(shí)線時(shí)時(shí)，K≈4；所以，減小小板長(zhǎng)并不不能提高Ncr，但減小板寬寬可明顯提提高Ncr。對(duì)一般構(gòu)件件來講，a/b遠(yuǎn)大于1，故近似取取K=4，這時(shí)有四邊簡(jiǎn)支單單向均勻受受壓薄板的的臨界力：：對(duì)于其他支支承條件的的單向均勻勻受壓薄板板，可采用用相同的方方法求得K值，如下：：ba側(cè)邊側(cè)邊K=4K=5.42K=6.97K=0.425K=1.277綜上所述，，單向均勻勻受壓薄板板彈性階段的臨界力及及臨界應(yīng)力力的計(jì)算公公式統(tǒng)一表表達(dá)為：2、單向均勻勻受壓薄板板彈塑性屈曲應(yīng)力板件進(jìn)入彈彈塑性狀態(tài)態(tài)后，在受受力方向的的變形遵循循切線模量量規(guī)律，而而垂直受力力方向則保保持彈性，，因此板件件屬于正交交異性板。。其屈曲應(yīng)應(yīng)力可用下下式表達(dá)：：我們將板件件的非彈性性屈曲應(yīng)力力值控制在在什么范圍圍內(nèi)才認(rèn)為為板件是穩(wěn)穩(wěn)定的？一種是不允允許板件的屈曲曲先于構(gòu)件件的整體屈屈曲，《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)規(guī)范》（GB50017）對(duì)軸心壓桿桿就是這樣樣規(guī)定的。。另一種是允許板件先先屈曲。雖然板件件屈曲會(huì)降降低構(gòu)件的的承載能力力，但由于于構(gòu)件的截截面較寬，，整體剛度度好，從節(jié)節(jié)省鋼材來來說反而合合算，《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技技術(shù)規(guī)范》（GB50018）就有這方面面的條款。。輕型門式剛剛架結(jié)構(gòu)的的剛架梁腹板板就是這樣考考慮的。有時(shí)對(duì)于一一般鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)的部分板板件，如大大尺寸的焊接工字形形截面的腹腹板，也允許其其先有局部部屈曲。b1tA、工字形截截面B、箱形截面bb0tC、圓管截面面Dt（三）、軸軸壓構(gòu)件的的局部穩(wěn)定定不滿足時(shí)時(shí)的解決措措施1、增加板件件厚度；2、對(duì)于H形、工字形和箱形截面，當(dāng)腹板高厚比不滿足以上規(guī)定時(shí)，在計(jì)算構(gòu)件的強(qiáng)度和穩(wěn)定性時(shí)，腹板截面取有效截面，即取腹板計(jì)算高度范圍內(nèi)兩側(cè)各為部分，但計(jì)算構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)時(shí)仍取全截面。3、對(duì)于H形、工字形形和箱形截截面腹板高厚比比不滿足以上上規(guī)定時(shí)，，也可以設(shè)設(shè)縱向加勁肋肋來加強(qiáng)腹板板?？v向加勁肋肋與翼緣間間的腹板，，應(yīng)滿足高高厚比限值值?？v向加勁肋肋宜在腹板板兩側(cè)成對(duì)對(duì)配置，其其一側(cè)的外外伸寬度不不應(yīng)小于10tw，厚度不應(yīng)小小于0.75tw?！?0tw≥0.75twh0’縱向加勁肋橫向加勁肋小結(jié)：軸心心受壓構(gòu)件件的局部穩(wěn)穩(wěn)定根據(jù)局部屈曲不不先于整體體屈曲的原則，即板件的屈屈曲臨界應(yīng)應(yīng)力大于或或等于構(gòu)件件的整體穩(wěn)穩(wěn)定臨界應(yīng)應(yīng)力即可確定出出構(gòu)件的腹腹板高厚比比（式4-115）和翼緣的的寬厚比（（式4-113）。注意公式的的使用條件件：只針對(duì)于工工字型截面面；λ取構(gòu)件兩個(gè)個(gè)方向長(zhǎng)細(xì)細(xì)比的較大大者；當(dāng)λ<30時(shí)，取λ=30；當(dāng)λ≥100時(shí)，取λ=100。實(shí)際軸壓構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)，應(yīng)首先先驗(yàn)算截面面的強(qiáng)度和桿件的整體穩(wěn)定性性，然后驗(yàn)算算局部穩(wěn)定。當(dāng)翼緣不不滿足要求求時(shí)，應(yīng)重重新選擇截截面尺寸；；當(dāng)腹板不滿滿足要求時(shí)時(shí)，可設(shè)置置縱向加勁勁肋。4.6.2受彎構(gòu)件的的板件(局部)穩(wěn)定二、受壓翼翼緣的局部部穩(wěn)定一、梁的局局部失穩(wěn)概概念當(dāng)荷載達(dá)到到某一值時(shí)時(shí)，梁的腹板和受壓翼緣將不能保持持平衡狀態(tài)態(tài)，發(fā)生出出平面波形形鼓曲，稱稱為梁的局局部失穩(wěn)梁的受壓翼翼緣可近似似視為：一一單向均勻受受壓薄板，其臨界應(yīng)應(yīng)力為：將E=206X103N/mm2，ν=0.3代入上式式，得：：由條條件件，得：：并視受壓翼緣懸伸部分，為三邊簡(jiǎn)支，且板長(zhǎng)趨于無(wú)窮大，故β=0.425；不考慮腹板對(duì)翼緣的約束作用，，令η=0.25，則：因此，規(guī)規(guī)范規(guī)定定不發(fā)生生局部失失穩(wěn)的板板件寬厚厚比：強(qiáng)度計(jì)算算考慮截面面塑性發(fā)發(fā)展（γx=1.05）時(shí)：強(qiáng)度計(jì)算算不考慮截面塑性性發(fā)展（（γx=1.0）時(shí)：對(duì)于箱形形截面受受壓翼緣緣在兩腹腹板（或或腹板與與縱向加加勁肋））間的無(wú)無(wú)支承寬寬度b0與其厚度度的比值值應(yīng)滿足足：tb1b0th0twb1tbb0th0tw三、腹板板的局部部穩(wěn)定1、控制有有兩種考考慮方法法：考慮腹板屈曲曲后強(qiáng)度度：僅對(duì)承承受靜力力荷載和和間接承承受動(dòng)力力荷載的的組合梁，計(jì)算其腹腹板的抗抗彎和抗抗剪承載載力。若若用此法法，其計(jì)計(jì)算及構(gòu)構(gòu)造要求求應(yīng)滿足足4.6.4節(jié)內(nèi)容。。不考慮腹腹板屈曲曲后強(qiáng)度度：僅對(duì)直直接承受受動(dòng)力荷荷載的組合梁及不考慮慮腹板屈屈曲后強(qiáng)強(qiáng)度組合梁，其腹板板的穩(wěn)定定是通過過設(shè)置加勁勁肋來保證的的。2、加勁肋肋的布置置形式橫向加勁肋縱向加勁肋短向加勁肋支承加勁勁肋支承加勁勁肋加勁肋作作用:橫向加勁勁肋：主要防止止由剪應(yīng)力和局部壓應(yīng)應(yīng)力可能引起起的腹板板失穩(wěn)，，并作為為縱向加加勁肋的的支承；；縱向加勁勁肋：主要防止止由彎曲壓應(yīng)應(yīng)力可能引起起的腹板板失穩(wěn)；；短加勁肋肋：主要防止止由局部壓應(yīng)應(yīng)力可能引起起的腹板板失穩(wěn)。。3、如何設(shè)設(shè)置腹板板加勁肋肋設(shè)置？？直接承受受動(dòng)力荷荷載的實(shí)實(shí)腹梁：：按構(gòu)造要求求設(shè)置橫向向加勁肋肋可不配置置加勁肋肋h(yuǎn)0a應(yīng)在彎曲曲受壓較較大區(qū)格格，加配配縱向加勁勁肋。局部壓壓應(yīng)力很很大的梁梁，必要要時(shí)應(yīng)加加配短向加勁勁肋。ah１Ⅰh２Ⅱah１h２a1縱向加勁勁肋至腹腹板計(jì)算算高度受受壓邊緣緣的距離離h1應(yīng)在:hc為腹板受受壓區(qū)高高度短向加勁勁肋的間間距a1為0.75h1。以上公式式中h0為腹板的的計(jì)算高高度，tw為腹板厚厚度；(4)梁的支座處和上翼緣緣受有較大固定定集中荷荷載處，宜設(shè)設(shè)置支承承加勁肋肋。4、加勁肋肋的構(gòu)造造要求（1）宜成對(duì)對(duì)布置，，對(duì)于靜靜力荷載載下的梁梁可單側(cè)側(cè)布置。。支承加勁勁肋和重重級(jí)工作作制的吊吊車梁不應(yīng)單側(cè)側(cè)布置。。僅設(shè)置橫向加勁肋時(shí)（2）加勁肋的截面尺寸橫向加勁勁肋的寬寬度：?jiǎn)蝹?cè)布置置時(shí)，外外伸寬度度增加20％。橫向加勁勁肋的厚厚度：同時(shí)設(shè)置置橫向、、縱向加加勁肋時(shí)時(shí)，除滿滿足以上上要求外外：橫向加勁勁肋應(yīng)滿滿足:縱向加勁勁肋應(yīng)滿滿足:3.短向加勁勁肋外伸寬度度應(yīng)取橫橫向加勁勁肋外伸伸寬度的的0.7～1.0倍，厚度度不應(yīng)小小于短加加勁肋外外伸寬度度的1／15。4.吊車梁不論其高高厚比是是多少，，只應(yīng)設(shè)設(shè)置橫向向加勁肋肋，且雙雙側(cè)設(shè)置置。加勁勁肋構(gòu)造造如圖(4-70c)。ho50-100注意事項(xiàng)項(xiàng)：(1)用型鋼(H型鋼、工工字鋼、、槽鋼、、肢尖焊焊于腹板板的角鋼鋼)做成的加加勁肋，，其截面面慣性矩矩不得小小于相應(yīng)應(yīng)鋼板加加勁肋的的慣性矩矩。(2)在腹板兩兩側(cè)成對(duì)對(duì)配置的的加勁肋肋，其截截面慣性性矩應(yīng)按按梁腹板板中心線線為軸線線進(jìn)行計(jì)計(jì)算。(3)在腹板一一側(cè)配置置的加勁勁肋，其其截面慣慣性矩應(yīng)應(yīng)按與加加勁肋相相連的腹腹板邊緣緣為軸線線進(jìn)行計(jì)計(jì)算。5、配置加加勁肋的的腹板穩(wěn)穩(wěn)定計(jì)算算（1）僅用橫橫向加勁勁肋的腹腹板h0ahoa式中:

σ—計(jì)算區(qū)格，平均彎矩作用下，腹板計(jì)算高度邊緣的彎曲壓應(yīng)力；τ--計(jì)算區(qū)格，平均剪力作用下，腹板截面剪應(yīng)力；σc—腹板計(jì)算高度邊緣的局部壓應(yīng)力，計(jì)算時(shí)取ψ=1.0?！獑为?dú)應(yīng)力作用下的屈曲應(yīng)力2.同時(shí)設(shè)置置橫向和和縱向加加勁肋的的腹板h1ah１Ⅰh２Ⅱ受壓區(qū)區(qū)區(qū)格Ⅰ：區(qū)格Ⅱ：ah１Ⅰh２Ⅱh23、受壓翼翼緣和縱縱向加勁勁肋間設(shè)設(shè)有短加加勁肋的的區(qū)格板板ah１h２a1h16、支承加加勁肋設(shè)設(shè)計(jì)設(shè)置位置置：梁的支支座處和和上翼緣緣受有較較大固定定集中荷荷載處,宜設(shè)置支支承加勁勁肋.構(gòu)造要求求：腹板兩兩側(cè)成對(duì)對(duì)布置，，也可以以用凸（突））緣式加勁肋,其凸緣長(zhǎng)長(zhǎng)度不得得大于其其厚度的的2倍CCCCC50-100tho≤2t凸（突）緣式（1）端面承承壓Ace--加勁肋端端面實(shí)際際承壓面面積;fce--鋼材承壓壓強(qiáng)度設(shè)設(shè)計(jì)值。。(3)支承加勁勁肋與腹腹板的連連接焊縫縫，應(yīng)按按承受全全部集中中力或支支座反力力，計(jì)算算時(shí)假定定應(yīng)力沿沿焊縫長(zhǎng)長(zhǎng)度均勻勻分布。。(2)加勁肋應(yīng)應(yīng)按軸心受壓壓構(gòu)件驗(yàn)算其垂垂直于腹腹板方向向的整體體穩(wěn)定，，截面為十十字形截截面，取加勁勁肋每側(cè)側(cè)腹板長(zhǎng)長(zhǎng)度為及及加勁肋肋,作為計(jì)算算截面面面積。(4)支承加勁勁肋與翼翼緣的連連接焊縫縫，應(yīng)按按傳力情情況進(jìn)行行連接焊焊縫計(jì)算算。4.6.3壓彎構(gòu)件件的板件件穩(wěn)定腹板：壓彎構(gòu)件件的腹板板處于剪剪應(yīng)力和和非均勻勻壓應(yīng)力力聯(lián)合作作用下，這種不不均勻性性用應(yīng)力梯度度來表示，，此時(shí)薄薄板的穩(wěn)穩(wěn)定性應(yīng)應(yīng)滿足式式4-167。規(guī)范規(guī)定定腹板穩(wěn)穩(wěn)定的條條件：式式4-171、172。翼緣：依據(jù)受受壓最大大的翼緣緣和構(gòu)件件等穩(wěn)定原則，可可推導(dǎo)出出受壓翼翼緣的寬寬厚比。。規(guī)范規(guī)定定，對(duì)長(zhǎng)細(xì)比比在100以上的壓壓彎構(gòu)件件,以及當(dāng)構(gòu)件強(qiáng)強(qiáng)度和穩(wěn)穩(wěn)定計(jì)算算中取時(shí)時(shí)，翼翼緣外伸伸寬厚比比的容許許值的限限值規(guī)范規(guī)定定，如果果構(gòu)件的的截面尺尺寸由平平面內(nèi)的的穩(wěn)定控控制，且且長(zhǎng)細(xì)比比小于100，應(yīng)力又又用得較較足:4.6.4板件屈曲曲后的強(qiáng)強(qiáng)度利用用四邊有支支承的薄薄板發(fā)生生屈曲時(shí)時(shí)，其強(qiáng)強(qiáng)度并不不降低，，仍能繼繼續(xù)承載載，也就就是說具具有屈曲后強(qiáng)強(qiáng)度。屈曲后強(qiáng)強(qiáng)度的利利用，主主要用于于冷彎薄薄壁型鋼鋼截面和和大跨度度的薄腹腹梁。采采用截面面有效寬度度的方法進(jìn)進(jìn)行計(jì)算算。有效寬度度：計(jì)算時(shí)并并不將強(qiáng)強(qiáng)度提高高而是將將截面面面積減小小，將毛毛截面用用有效截截面代替替，從而而使截